Βασική διαφορά: Ο σίδηρος είναι ένα χημικό στοιχείο που βρίσκεται σε αφθονία στη γήινη φλούδα. Ο χάλυβας είναι κράμα, δηλαδή ένα μείγμα από δύο μεταλλικά στοιχεία ή ένα μεταλλικό και μη μεταλλικό στοιχείο.
Ο σίδηρος και ο χάλυβας είναι δύο ουσίες που συχνά απαντώνται σε ποικίλες εφαρμογές όπως σκεύη, κατασκευή κλπ. Αυτές οι δύο ουσίες συχνά συγχέονται, καθώς είναι παρόμοιες ως προς το χρώμα και τη σύνθεσή τους. Ο χάλυβας κατασκευάζεται από την ανάμιξη σιδήρου με άνθρακα. Ως εκ τούτου, είναι ένα υποπροϊόν σιδήρου. Ωστόσο, αυτά είναι ακόμα διαφορετικά μεταξύ τους, καθώς ο σίδηρος χρησιμοποιείται επίσης για να παράγει μια ποικιλία άλλων κραμάτων.
Το καθαρό σίδερο είναι λαμπερό ασημί-γκρι, αλλά είναι πολύ ευαίσθητο στη διάβρωση από σκουριά όταν συναντά υγρό αέρα. Ο καθαρός σίδηρος είναι επίσης πολύ μαλακός και εύκαμπτος, αλλά δεν μπορεί να επιτευχθεί με τήξη. Λόγω της έλλειψης τεχνολογίας στην παλιά εποχή, τα κράματα χαλκού χρησιμοποιήθηκαν ευρέως στην ιστορία μέχρις ότου δημιουργηθεί η διαδικασία. Ο σίδηρος εξορύσσεται συχνά από μεταλλεύματα σιδήρου, τα οποία βρίσκονται στο φλοιό της Γης. Τα μεταλλεύματα σιδήρου υποβάλλονται σε διαδικασία εκχύλισης προκειμένου να εξαχθεί το σίδερο από τη βράχο και άλλες ουσίες. Ο σίδηρος απαντάται συχνότερα σε μορφές κραμάτων όπως κράματα χάλυβα, ακατέργαστο σίδηρο, σφυρήλατο σίδερο και χυτοσίδηρο. Αυτά τα κράματα ενισχύονται σημαντικά και σκληρύνουν λόγω των ακαθαρσιών όπως ο άνθρακας. Εάν ο σίδηρος περιέχει αναλογία άνθρακα 0, 2% και 2, 1%, γίνεται χάλυβας, ο οποίος μπορεί να είναι 1000 φορές σκληρότερος σε σύγκριση με τον καθαρό σίδηρο. Το ακατέργαστο μέταλλο σιδήρου παράγεται σε υψικαμίνους με χρήση οπτάνθρακα (καύσιμο) για τη μείωση του μεταλλεύματος σε χυτοσίδηρο.
Ο σίδηρος παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στη βιολογία, όπου σχηματίζει σύμπλοκα με μοριακό οξυγόνο στην αιμοσφαιρίνη και μυοσφαιρίνη και βοηθά στη μεταφορά οξυγόνου και πρωτεϊνών στο σώμα. Τα καθαρά υλικά σιδήρου από παλιές ηλικίες δεν απαντώνται συνήθως λόγω της μεγάλης ποσότητας διάβρωσης του σιδήρου. Οι μεταλλικές χάντρες που βρέθηκαν στο Gerzah της Αιγύπτου από τον GA Wainwright χρονολογούνται από το 3500 π.Χ. και περιλαμβάνουν επίσης περίπου 7, 5% νικέλιο που το καθιστά κράμα σιδήρου. Το σίδερο είναι επίσης γνωστό ότι χρησιμοποιείται για τη δημιουργία όπλων και εργαλείων σφυρηλάτησης. Η πρώτη παραγωγή σιδήρου πιστεύεται ότι ήταν στη Μέση Εποχή του Χαλκού, με τηγμένη σίδηρο που βρέθηκε από τη Μεσοποταμία μεταξύ 2700 και 3000 π.Χ. Οι Χετταίοι πιστώνονται στην πραγματικότητα ως οι πρώτοι άνθρωποι που κατανοούν την παραγωγή σιδήρου από τα μεταλλεύματα της και την θεωρούν ιδιαίτερα στην κοινωνία τους. Η περίοδος μεταξύ 1500 και 1200 π.Χ. αναφέρεται ως η Εποχή του Σιδήρου. Ο σφυρήλατος σίδηρος και ο χυτοσίδηρος χρησιμοποιούνται συνήθως στις διάφορες εφαρμογές όπως η κατασκευή, τα σκεύη και η παραγωγή χάλυβα.
Ο χάλυβας είναι κράμα, δηλαδή ένα μείγμα από δύο μεταλλικά στοιχεία ή ένα μεταλλικό και μη μεταλλικό στοιχείο. Συνήθως κατασκευάζεται από τη σύντηξη σιδήρου και άνθρακα. Αν και ο άνθρακας είναι το πιο συνηθισμένο κράμα σιδήρου, μπορούν να χρησιμοποιηθούν και άλλα υλικά όπως το μαγγάνιο, το βανάδιο, το χρώμιο και το βολφράμιο. Ο άνθρακας λειτουργεί ως παράγοντας σκλήρυνσης, αποτρέποντας τυχόν διαταραχές στο εσωτερικό του κρυσταλλικού πλέγματος ατόμων σιδήρου να διαχωρίζονται και να ολισθαίνουν το ένα το άλλο, καθιστώντας τον χάλυβα πιο ανθεκτικό. Μεταβάλλοντας την ποσότητα των στοιχείων κράματος και τη μορφή της παρουσίας τους στον χάλυβα, μπορεί κανείς να ελέγξει ποιότητες όπως η σκληρότητα, η ολκιμότητα και η αντοχή εφελκυσμού του χάλυβα. Αν και ο χάλυβας είναι γνωστός από πριν από 4.000 χρόνια, δεν παράγεται ευρέως μέχρι τον 17ο αιώνα λόγω της εισαγωγής της διαδικασίας Bessemer. Αυτή η διαδικασία έκανε την παραγωγή χάλυβα φθηνότερη, αποδοτικότερη και ευκολότερη.
Ο χάλυβας κατασκευάζεται με την τοποθέτηση σιδήρου μέσα από μια διαδικασία γνωστή ως τήξη, όπου ο σίδηρος εξάγεται από το σιδηρομετάλλευμα και αφαιρείται το περίσσεια οξυγόνου και ο σίδηρος συνδυάζεται με χημικούς εταίρους όπως ο άνθρακας. Ο χάλυβας, σε σύγκριση με τον καθαρό σίδηρο, είναι πιο ανθεκτικό στη σκουριά και έχει καλύτερη συγκόλληση. Άλλα άλλα μέταλλα προστίθενται στο μίγμα σιδήρου / άνθρακα προκειμένου να επηρεαστούν οι ιδιότητες του χάλυβα. Μέταλλα όπως το νικέλιο και το μαγγάνιο προσθέτουν στην αντοχή σε εφελκυσμό του χάλυβα και κάνουν τη μορφή ωστενίτη του διαλύματος σιδήρου-άνθρακα πιο χημικά σταθερή, ενώ το χρώμιο μπορεί να αυξήσει τη σκληρότητα και τη θερμοκρασία τήξης. Ο χάλυβας είναι μια πολύ εύπλαστη ουσία και είναι ένα από τα πιο κοινά χρησιμοποιούμενα κράματα στον σημερινό κόσμο. Βρίσκεται σε διάφορες εφαρμογές όπως εργαλεία, σκεύη, αυτοκίνητα, όπλα και κτίρια. Είναι επίσης το συνηθέστερα παραγόμενο κράμα με σχεδόν 1, 3 δισεκατομμύρια τόνους ετησίως.
Εν ολίγοις, ο σίδηρος και ο χάλυβας έχουν πολλές ομοιότητες, όπως ο χάλυβας είναι στην πραγματικότητα ένα υποπροϊόν σιδήρου και ο σίδηρος χρησιμοποιείται συνήθως για την παραγωγή χάλυβα και σφυρήλατου σιδήρου ή χυτοσιδήρου. Ο σίδηρος με την καθαρή του έννοια είναι μαλακός και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εφαρμογές μέχρι να σκληρυνθεί. Ο σίδηρος παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στις βιολογικές διεργασίες στους ζώντες οργανισμούς, ενώ ο χάλυβας χρησιμοποιείται συνήθως για σκοπούς εφαρμογής.
Σίδερο | Ατσάλι | |
Ορισμός | Ο σίδηρος είναι ένα άφθονο στοιχείο που αποτελεί τον εξωτερικό και εσωτερικό πυρήνα της Γης και είναι το τέταρτο πιο κοινό στοιχείο του φλοιού. | Ο χάλυβας είναι κράμα κατασκευασμένο από το συνδυασμό σιδήρου και άλλων στοιχείων, τα πιο κοινά από αυτά είναι ο άνθρακας |
Προέλευση | 2500 έως 3000 π.Χ. | Περίπου 4.000 χρόνια πριν |
Χαρακτηριστικά | Το σίδερο, όταν αναμειγνύεται με πρόσθετες ουσίες, είναι ανθεκτικό, ισχυρό, εύκαμπτο και εύπλαστο. | Ο χάλυβας είναι αντοχή, ευκαμψία και αντοχή. |
Χρώμα | Λαμπερό ασημί-γκρι | Αργυρόχρωμα αλλά το χρώμα μπορεί να εφαρμοστεί σε αυτήν την επιφάνεια για να αλλάξει το χρώμα |
Δύναμη | Ο καθαρός σίδηρος είναι ασθενέστερος σε σύγκριση με τον χάλυβα. | Ισχυρότερο σε σχέση με το σίδηρο. |
Βάρος | Βαρύτερο σε σχέση με το χάλυβα. | Αναπτήρας σε σύγκριση με το σίδηρο |
Ακαμψία | Στον καθαρό του, ο σίδηρος είναι εξαιρετικά μαλακός και προστίθεται με πρόσθετες ουσίες για την ενίσχυση του υλικού. | Αυξημένο σε σύγκριση με το σίδερο |
Διάβρωση | Είναι πολύ διαβρωτικό για να σκουριάσει | Είναι πολύ διαβρωτικό |
Ανακυκλώσιμο | Είναι 100% ανακυκλώσιμο | Είναι 100% ανακυκλώσιμο |
Σημείο τήξης | 1535 ° C | 1370 ° C |
Εφαρμογές | Δρόμοι, σιδηρόδρομοι, κατασκευές, μαγειρικά σκεύη, συσκευές κ.λπ. | Δρόμοι, σιδηρόδρομοι, άλλες υποδομές, συσκευές, κτίρια, μεταφορές, αεροδιαστημική, κ.λπ. |